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Os números compostos podem ser organizados em retângulos, já os números primos não.

Um número primo é um número natural maior que 1 que não pode ser formado pela multiplicação de outros dois naturais menores. Um número natural maior que 1 que não é primo é chamado de número composto. Por exemplo, 5 é primo porque as únicas maneiras de escrevê-lo como um produto, 1 × 5 ou 5 × 1, envolvem o próprio 5. No entanto, 4 é composto porque é um produto (2 × 2) no qual ambos os números são menores que 4. Os primos são centrais na teoria dos números devido ao teorema fundamental da aritmética: todo número natural maior que 1 ou é um primo, ou pode ser fatorado como um produto de primos de maneira única, salvo pela ordem dos fatores.

A propriedade de ser primo é chamada primalidade. Um método simples, mas lento, de verificar a primalidade de um número dado n, chamado de divisão por tentativa, testa se n é um múltiplo de qualquer inteiro entre 2 e ${\sqrt {n}}$. Algoritmos mais rápidos incluem o teste de primalidade de Miller–Rabin, que é rápido, mas tem uma pequena chance de erro, e o teste de primalidade AKS, que sempre produz a resposta correta em tempo polinomial, mas é muito lento para ser prático. Métodos particularmente rápidos estão disponíveis para números de formas especiais, como números de Mersenne. Em outubro de 2024, o maior número primo conhecido é um número primo de Mersenne com 41 024 320 algarismos.

Há infinitos números primos, como demonstrado por Euclides por volta de 300 a.C. Não existe uma fórmula simples conhecida que distinga números primos de números compostos. No entanto, a distribuição de números primos nos números naturais em geral pode ser modelada estatisticamente. O primeiro resultado nessa direção é o teorema dos números primos, provado no final do século XIX, que afirma que a probabilidade de um número grande escolhido aleatoriamente ser primo é inversamente proporcional ao número de seus dígitos, ou seja, ao seu logaritmo.

Várias questões históricas relacionadas a números primos continuam sem solução. Estas incluem a conjectura de Goldbach, que afirma que todo número inteiro par maior que 2 pode ser expresso como a soma de dois números primos, e a conjectura dos números primos gêmeos, que diz que existem infinitos pares de números primos cuja diferença é igual a dois. Tais questões estimularam o desenvolvimento de várias áreas da teoria dos números, concentrando-se em aspectos analíticos ou algébricos dos números. Números primos são utilizados em diversos procedimentos na tecnologia da informação, como na criptografia de chave pública, que depende da dificuldade de decompor números grandes em seus fatores primos. Na álgebra abstrata, objetos que se comportam de maneira generalizada como números primos incluem elementos primos e ideais primos.

Definição e exemplos

Ver artigo principal: Lista de números primos

Um número natural (1, 2, 3, 4, 5, 6 etc.) é chamado de número primo se é maior que 1 e não pode ser escrito como o produto de dois números naturais menores. Os números maiores que 1 que não são primos são chamados de números compostos. Noutras palavras, n é primo se n elementos não podem ser divididos em grupos menores, porém maior que apenas um, de mesma quantidade, ou não é possível organizar n pontos em uma grade retangular que possui mais de um ponto de altura ou largura. Por exemplo, entre os números de 1 a 6, os números 2, 3 e 5 são primos, visto que não há nenhum outro número que os divida igualmente (sem deixar resto). 1 não é primo, visto que é especificadamente excluído da definição. 4 = 2 × 2 e 6 = 2 × 3 são ambos compostos.

Demonstração, com hastes de Cuisenaire, que 7 é primo, pois 2, 3, 4, 5 nem 6 divide-o igualmente

Os divisores de um número natural n são os números naturais que dividem igualmente n. Todo número natural tem tanto 1 quanto ele mesmo como divisores. Se ele possuir qualquer outro divisor além desses dois, então não será primo. Isso leva a uma definição equivalente de número primo: são os números que possuem exatamente dois divisores positivos. Esses dois números são justamente 1 e ele mesmo. Como 1 possui apenas um único divisor, ele mesmo, não é primo por definição. Ainda, outra maneira de expressar a mesma coisa, é que um número n é primo se é maior que um e nenhum dos números 2, 3, ... , n − 1 divide igualmente n.

Os primeiros 25 números primos (todos os primos menores que 100) são:

2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97 (sequência A000040 na OEIS)

Nenhum número par n maior que 2 é primo, visto que tal número pode ser expresso como o produto 2 × n/2. Portanto, Todo número primo além do 2 é um número impar. Similarmente, quando escrito no sistema decimal usual, todos os números primos maiores que 5 terminam em 1, 3, 7 ou 9. Os números que terminam com os outros dígitos são sempre compostos: um número decimal terminado nos dígitos 0, 2, 4, 6 ou 8 são pares, e os números decimais que terminam em 0 ou 5 são divisíveis por 5.

O conjunto de todos os primos é às vezes denotado pela letra P (uma letra P maiúscula em negrito) ou por $\mathbb {P}$ (uma letra P maiúscula em blackboard bold)

História

Terceira coluna do osso de Ishango, que contém os números primos entre 10 e 20.

O Papiro de Rhind

A origem do conceito número primo é incerta, todavia, há um indício de consciência desses números demonstrado pelo osso de Ishango, um achado ósseo datado do Paleolítico Superior, no qual aparecem sinais representando os números primos entre 10 e 20, mas isso pode ser apenas uma coincidência. Outro indício pode ser observado na mesopotâmia no segundo milênio a.C., onde há tábuas contendo soluções para alguns problemas aritméticos relativos que, para serem solucionados, requerem um conhecimento de fatoração em números primos. No mesmo milênio, datado de aproximadamente 1550 a.C., o Papiro de Rhind tem expansões de frações egípcias de diferentes formas para números primos e compostos. As expansões de números que compartilham o menor dos seus fatores são semelhantes, sugerindo que os egípcios estavam pelo menos cientes da diferença entre números primos e compostos.

Entretanto, o primeiro registro sobrevivente do estudo de números primos vem dos matemáticos da Grécia Antiga, que os chamaram de prōtos arithmòs (πρῶτος ἀριθμὸς). Os Elementos de Euclides prova a infinidade dos números primos e o teorema fundamental da aritmética, e mostra como construir um número perfeito a partir de um primo de Mersenne. Outra invenção grega, o crivo de Eratóstenes, ainda é utilizado para construir listas de primos. Os séculos seguintes foram marcados por um certo desinteresse pelo estudo dos números primos, sem haver resultados relevantes neste tópico.

Por volta de 1000 d.C., o matemático islâmico Alhazém enunciou o teorema de Wilson, caracterizando os números primos como os números n dividem igualmente (n − 1)! + 1. Ele também conjecturou que todo número perfeito par vêm da construção de Euclides usando primos de Mersenne, mas não conseguiu prová-la. Outro matemático islâmico, Ibne Albana de Marraquexe, observou que o crivo de Eratóstenes pode ser agilizado considerando apenas os divisores primos até a raiz quadrada da cota superior. Fibonacci levou as inovações dos matemáticos islâmicos à Europa. No seu livro Liber Abaci (1202), foi o primeiro a descrever a divisão por tentativa para realizar o teste de primalidade, novamente utilizando divisores somente até à raiz quadrada do número a ser realizado o teste.

Em 1640, Pierre de Fermat afirmou (sem provar) o pequeno teorema de Fermat (que posteriormente foi provado por Leibniz e Euler) e o teorema de Fermat sobre somas de dois quadrados (provado por Euler). Fermat também investigou a primalidade dos números de Fermat 2²ⁿ + 1, e Marin Mersenne estudou os primos de Mersenne, primos da forma 2^p − 1 com p primo. Christian Goldbach formulou a conjectura de Goldbach, que todo número par é a soma de primos, numa carta de 1742 para Euler. Euler provou a conjectura de Alhazém (agora chamado de teorema de Euclides–Euler [en]) que dizia que todo número perfeito par pode ser construído a partir de primos de Mersenne. Ele introduziu métodos da análise matemática a esta área nas suas provas da infinitude dos números primos e a divergência da série dos inversos dos primos ${\tfrac {1}{2}}+{\tfrac {1}{3}}+{\tfrac {1}{5}}+{\tfrac {1}{7}}+{\tfrac {1}{11}}+\cdots$. No início do século XIX, Legendre e Gauss conjecturaram que conforme x tende a infinito, o número de primos menores que x é assintótico a x/log x, onde log x é o logaritmo natural de x. Uma pequena consequência dessa alta densidade de primos era o postulado de Bertrand, que para todo n > 1, existe pelo menos um primo entre n e 2n, provado em 1852 por Pafnuty Chebyshev. As ideias de Bernhard Riemann no seu artigo de 1859 sobre a função zeta esboçaram uma prova da conjectura de Legendre e Gauss. Apesar de a hipótese de Riemann, intimamente relacionada, ainda não tenha sido comprovada, o esboço de Riemann foi concluído em 1896 por Hadamard e de la Vallée Poussin, e agora o resultado é conhecido como o teorema dos números primos. Outro importante resultado do século XIX foi o teorema de Dirichlet sobre progressões aritméticas, que afirma que certas progressões aritméticas possuem infinitos números primos.

Diversos matemáticos trabalharam em testes de primalidade para números demasiados grandes, os quais a divisão por tentativa torna-se inviável. Alguns métodos são restritos a algum tipo específico de número, como o teste de Pépin para números de Fermat (1877), o teorema de Proth (c. 1878), o teste de primalidade de Lucas–Lehmer (originalmente desenvolvido em 1878) e o teste de primalidade de Lucas generalizado. Desde 1951, todos os maiores primos conhecidos foram encontrados utilizando esses testes em computadores. A pesquisa por números primos cada vez maiores gerou interesses fora do círculo da matemática pelo Great Internet Mersenne Prime Search e outros projetos de processamento distribuído. A ideia de que os números primos tinham poucas aplicações fora da matemática pura foi desfeita na década de 1970, quando a criptografia de chave pública e o sistema de criptografia RSA foram inventados, usando números primos como base.

O aumento da importância prática dos testes de primalidade e da fatoração computadorizados levou ao desenvolvimento de métodos aprimorados capazes de lidar com um grande número de formas irrestritas. A teoria matemática também avançou com o teorema de Green–Tao (2004), que afirma a existência de progressões aritméticas comprimento arbitrário de números primos, e a prova de 2013 de Yitang Zhang de que existem intervalos entre primos de tamanho limitado.

Primalidade do um

A maioria dos antigos gregos nem consideravam 1 ser um número, então eles nem consideravam a sua primalidade. Alguns estudiosos da tradição grega e da romana, incluindo Nicômaco, Jâmblico, Boécio e Cassiodoro, consideravam os números primos como uma subdivisão dos números ímpares, então também não consideravam o 2 ser primo. No entanto, Euclides e a maioria dos outros matemáticos gregos consideravam 2 um número primo. Os matemáticos islâmicos medievais seguiram em grande parte os gregos ao considerar que 1 não era um número. Na Idade Média e Renascença, matemáticos começaram a tratar o 1 como um número, e alguns deles incluia-o como o primeiro número primo. Em meados do século XVIII, Christian Goldbach listou 1 sendo primo em sua correspondência com Leonhard Euler; porém, o próprio Euler não considerava 1 como primo. Ainda no século XIX, diversos matemáticos ainda consideravam 1 ser primo, e listas de números primos que incluíam 1 continuaram a ser publicadas até 1956.

Se a definição de número primo fosse alterada para incluir o 1, diversas afirmações envolvendo números precisariam ser reformuladas de uma forma mais complicada. Por exemplo, o teorema fundamental da aritmética teria que ser reescrita para em termos de fatores maiores que 1, pois todo número poderia ter múltiplas decomposições com diferentes quantidades de cópias de 1. Similarmente, o crivo de Eratóstenes não funcionaria adequadamente se 1 fosse tratado como primo, pois eliminaria todos os múltiplos de 1 (isto é, todos os outros números) e resultaria em apenas um único número 1. Algumas outras propriedades mais técnicas dos primos também não iria funcionar para o número 1: por exemplo, as fórmulas para a função totiente de Euler ou para a função soma dos divisores são diferentes para números primos e para 1. No início do século XX, matemáticos começaram a concordar que 1 não deveria ser listado como primo, mas sim uma categoria própria especial chamada "unidade".

Propriedades elementares

Unicidade da decomposição

Ver artigo principal: Teorema fundamental da aritmética

Escrever um número como um produto de números primos é chamado de decomposição em fatores primos de um número. Por exemplo: $${\begin{aligned}50&=2\times 5\times 5\\&=2\times 5^{2}.\end{aligned}}$$ Os termos do produto são chamados de fatores primos. O mesmo fator primo pode aparecer mais de uma vez; nesse exemplo, há duas cópias do fator primo 5. Quando um primo aparece mais de uma vez, pode ser utilizado a exponenciação para agrupar as múltiplas cópias do mesmo número: para esse exemplo, na segunda maneira de escrita do produto acima, 5² indica o quadrado de 5.

A principal importância dos números primos para a teoria dos números e a matemática em geral deriva do teorema fundamental da aritmética. Este teorema afirma que todo número inteiro maior que 1 pode ser escrito como o produto de um ou mais primos. Mais fortemente, este produto é único no sentido que quaisquer duas decomposições de um mesmo número terão os mesmos números de cópias dos mesmos primos, apesar de que a ordem dos fatores pode alterar. Então, embora existam diferentes formas de encontrar a decomposição usando um algoritmo de fatoração de inteiros, todos eles deverão produzir o mesmo resultado. Os números primos podem ser considerados os "blocos fundamentais de construção" dos números naturais.

Algumas provas da unicidade da decomposição se baseiam no lema de Euclides: Se p é um número primo e p divide o produto ab dos inteiros a e b, então p divide a ou p divide b (ou ambos). Por outro lado, se um número p tem a propriedade de ao dividir um produto, ele sempre divide pelo menos um dos fatores do produto, então p deve ser primo.

Infinitude

Ver artigo principal: Teorema de Euclides

Existem infinitos números primos. Outra maneira de dizer isto é que a sequência de números primos

2, 3, 5, 7, 11, 13, ...

nunca acaba. Esta afirmação é referida como o teorema de Euclides, em homenagem ao antigo matemático grego Euclides, já que a primeira prova conhecida para esta afirmação é atribuída a ele. Diversas outras provas da infinitude dos números primos são conhecidas, incluindo uma prova analítica de Euler, uma prova de Goldbach baseada nos números de Fermat, a prova de Furstenberg usando topologia geral e a elegante prova de Kummer.

O teorema de Euclides mostra que toda lista finita de primos é incompleta. A ideia-chave é multiplicar todos os primos da dada lista e somar 1. A lista consiste de primos p₁, p₂, ..., p_n, o que dá o número $$N=p_{1}\cdot p_{2}\cdots p_{n}+1.$$

Pelo teorema fundamental da aritmética, existe algum primo p pertencente à lista que divide N. Entretanto, todos os elementos da lista dividem o produto p₁ · p₂ ⋯ p_n e, portanto, se p divide N, então p divide 1, o que é um absurdo. Como não há uma lista finita de todos os primos, então existem infinitos números primos.

Os números formados por adicionar um ao produto de um número primo por todos os primos menores que ele são chamados de números de Euclides. Os cinco primeiros deles são primos, mas o sexto, $$1+{\big (}2\cdot 3\cdot 5\cdot 7\cdot 11\cdot 13{\big )}=30031=59\cdot 509,$$ é um número composto.

Fórmulas para números primos

Ver artigo principal: Fórmulas para números primos

Às vezes, a "resposta" é apresentada como uma fórmula tão confusa e longa, e tão cheia de fatoriais e alternâncias de sinais e outras coisas, que podemos sentir que a doença é preferível à cura.

Herbert Wilf (1982)

Nenhuma fórmula eficiente para encontrar números primos é conhecida. Por exemplo, não há nenhum polinômio não constante, mesmo em várias variáveis, que resulte em apenas valores primos. Porém, existem diversas expressões que codificam todos os primos, ou apenas primos. Uma possível fórmula é baseado no teorema de Wilson e gera o número 2 diversas vezes e todos os outros números primos exatamente uma vez.

Outra fórmula, publicada por Willans em 1964, é $$p_{n}=1+\sum _{i=1}^{2^{n}}\left\lfloor \left({\frac {n}{\sum _{j=1}^{i}\left\lfloor \left(\cos {\frac {(j-1)!+1}{j}}\pi \right)^{2}\right\rfloor }}\right)^{1/n}\right\rfloor ,$$ que computa o n-ésimo número primo p_n. Essa fórmula também é ineficaz, pois, além de conter o termo $(j-1)!$, ela calcula o valor p_n somando p_n vezes o número 1; por exemplo, $$p_{5}=1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+1+0+0+\dots +0=11.$$ Os artigos What is an Answer? de Herbert Wilf (1982) e Formulas for Primes de Underwood Dudley (1983) discutem mais sobre a inutilidade de tais fórmulas.

Há também um conjunto de equações diofantinas em nove variáveis e um parâmetro com a seguinte propriedade: o parâmetro é primo se, e somente se, o sistema de equações resultante tiver uma solução sobre os números naturais. Isso pode ser usado para obter uma única fórmula com a propriedade de que todos os seus valores positivos são primos.

Outros exemplos de fórmulas geradoras de números primos vêm do teorema de Mills e de um teorema de Wright. Eles afirmam que existem as constantes reais A > 1 e μ tais que $$\left\lfloor A^{3^{n}}\right\rfloor {\text{ e }}\left\lfloor 2^{\cdots ^{2^{2^{\mu }}}}\right\rfloor$$ são primos para qualquer número natural n na primeira fórmula, e qualquer número de exponentes na segunda fórmula. Aqui $\lfloor {}\cdot {}\rfloor$ representa a função piso, ou seja, o maior número inteiro que seja menor ou igual ao número em questão. Entretanto, essas fórmulas não são úteis para generalizar primos, visto que primeiramente deve ser gerado os números primos para poder computar os valores de A ou μ.

Questões em aberto

Diversas conjecturas sobre números primos foram propostas. Muitas dessas conjecturas, geralmente com uma formulação elementar, têm resistido à prova durante décadas: todas os quatro problemas de Landau de 1912 continuam em aberto. Um desses problemas é a conjectura de Goldbach, que afirma que todo número inteiro n maior que 2 pode ser escrito como a soma de dois primos Em 2014, essa conjectura foi verificada para todos os números até n = 4×10^{7001180000000000000♠18}. Afirmações mais fracas que essa já foram provadas, como, por exemplo, o teorema de Vinogradov, que diz que todo ímpar suficientemente grande pode ser escrito como a soma de três primos. O teorema de Chen diz que todo par suficientemente grande pode ser escrito como a soma de um primo e um semiprimo (produto de dois primos). Também, qualquer par maior que 10 pode ser escrito como a soma de seis primos. O ramo da teoria dos números que estuda tais questões se chama teoria aditiva dos números.

Outro tipo de problema é relacionado aos intervalos entre primos, isto é, a diferença entre primos consecutivos. A existência de intervalos entre primos de tamanho arbitrário pode ser observada que sequência n! + 2, n! + 3, ..., n! + n, que consiste de n − 1 números compostos, para qualquer número natural n. Até 2014, esta conjectura foi verificada para todos os números até n = 4×10^{7001180000000000000♠18}.

Métodos computacionais

A engrenagem menor neste equipamento agrícula possui 13 dentes, um número primo, e a engrenagem média tem 21, coprimo de 13

Por muito tempo, a teoria dos números, em geral, e o estudo dos números primos, em particular, foram vistos como o exemplo canônico da matemática pura, sem aplicações fora da matemática além do uso de dentes de engrenagens com números primos para distribuir o desgaste uniformemente. Em particular, os teóricos dos números, como o matemático britânico G. H. Hardy, orgulhavam-se de fazer um trabalho que não tinha absolutamente nenhum significado militar.

Essa visão da pureza da teoria dos números foi abalada na década de 1970, quando foi anunciado publicamente que os números primos poderiam ser usados como base para a criação de algoritmos de criptografia de chave pública. Esses aplicativos levaram a um estudo significativo de algoritmos para computação com números primos e, em particular, de testes de primalidade, métodos para determinar se um determinado número é primo. A rotina mais básica de teste de primalidade, a divisão por tentativa, é muito lenta para ser útil para números grandes. Um grupo de testes de primalidade modernos é aplicável a números arbitrários, enquanto testes mais eficientes estão disponíveis para números de tipos especiais. A maioria dos testes de primalidade apenas informa se o argumento é primo ou não. As rotinas que também fornecem um fator primo de argumentos compostos (ou todos os seus fatores primos) são chamadas de algoritmos de fatoração. Os números primos também são usados na computação para somas de verificação, tabelas de dispersão e geradores de números pseudo-aleatórios.

Divisão por tentativa

Ver artigo principal: Divisão por tentativa

O método mais básico para verificar a primalidade de um determinado número inteiro é chamado de divisão por tentativa. Esse método divide cada número inteiro n de 2 até a raiz quadrada de n. Qualquer número inteiro que se divida igualmente é considerado composto; caso contrário, é primo. Os números inteiros maiores que a raiz quadrada não precisam ser verificados porque, sempre que n = a · b, um dos dois fatores e é menor ou igual à raiz quadrada de n. Outra otimização é verificar apenas os números primos como fatores nesse intervalo. Por exemplo, para verificar se 37 é primo, esse método o divide pelos números primos no intervalo de 2 a ${\sqrt {37}}$, que são 2, 3 e 5. Cada divisão gera um resto diferente de zero e, portanto, 37 é, de fato, primo.

Embora esse método seja simples de descrever, ele não é prático para testar a primalidade de números inteiros grandes, porque o número de testes que ele realiza cresce exponencialmente em função do número de dígitos desses números inteiros. No entanto, a divisão por tentativa ainda é usada, com um limite menor do que a raiz quadrada no tamanho do divisor, para descobrir rapidamente números compostos com fatores pequenos, antes de usar métodos mais complicados nos números que passam por esse filtro.

Crivos

O crivo de Eratóstenes começa com todos os números não marcados (cinza). Ele encontra repetidamente o primeiro número não marcado, marca-o como primo (cores escuras) e marca seu quadrado e todos os múltiplos posteriores como compostos (cores mais claras). Depois de marcar os múltiplos de 2 (vermelho), 3 (verde), 5 (azul) e 7 (amarelo), todos os primos até a raiz quadrada do tamanho da tabela foram processados, e todos os números restantes não marcados (11, 13 etc.) são marcados como primos (magenta).

Ver artigo principal: Crivo de Eratóstenes

Antes dos computadores, as tabelas matemáticas que listavam todos os primos ou decomposições em números primos até um determinado limite eram comumente impressas. O método mais antigo conhecido para gerar uma lista de primos é chamado de crivo de Eratóstenes. A animação mostra uma variante otimizada desse método. Outro crivo assintoticamente mais eficiente para o mesmo problema é o crivo de Atkin. Na matemática avançada, a teoria dos crivos aplica métodos semelhantes a outros problemas.

Teste de primalidade versus prova de primalidade

Alguns dos testes modernos mais rápidos para verificar se um dado número n arbitrário é primo são algoritmos probabilísticos (ou de Monte Carlo), o que significa que eles possuem uma pequena chance aleatória de gerar uma resposta errada. Por exemplo, o teste de primalidade de Solovay–Strassen em um dado número p escolhe um número aleatório a de 2 a p − 2 e usa exponenciação modular para verificar se a^{(p − 1)} ± 1 é divisível por p. Se for divisível, então a resposta é sim, caso contrário, é não. Se p realmente for primo, então a resposta sempre será sim, mas se for composto, então a resposta é sim com a probabilidade de no máximo 1/2 e não com a probabilidade de no mínimo 1/2. Se esse teste é repetido n vezes no mesmo número, a probabilidade de um número composto passar em todos os testes é de no máximo 1/2ⁿ. Como essa probabilidade decresce exponencialmente conforme o número de testes aumenta, ele produz uma alta confiança (porém não seja certeza) de que um número que passe por repetidos testes seja primo. Por outro lado, se algum dos testes falhar, então o número é certamente composto. Um número composto que passa por tal teste é chamado de pseudoprimo.

Por outro lado, alguns outros algoritmos garantem que a resposta sempre será correta: os primos sempre serão determinados como primos e os compostos sempre serão determinados como compostos. Isso é verdade para a divisão por tentativa, por exemplo. Os algoritmos que garantem um resultado correto incluem tanto algoritmos determinísticos (não aleatórios), como o teste de primalidade AKS, quanto algoritmos de Las Vegas randomizado, em que as escolhas aleatórias feitas não interferem em sua resposta final, como algumas variações da prova de primalidade por curvas elípticas. Quando o método da curva elíptica conclui que um número é primo, ele gera um certificado de primalidade que pode ser rapidamente verificado. Na prática, a prova de primalidade por curvas elípticas é o mais rápido entre os testes de primalidade com garantia de uma resposta correta, mas sua análise de tempo de execução é baseada em argumentos heurísticos em vez de provas rigorosas. O teste de primalidade AKS possui uma complexidade de tempo matematicamente provada, mas, na prática, o método é mais lento que a prova por curvas elípticas. Esses métodos podem ser usados ​​para gerar grandes números primos aleatórios, gerando e testando números aleatórios até encontrar um que seja primo; ao fazer isso, um teste probabilístico mais rápido pode eliminar rapidamente a maioria dos números compostos antes que um algoritmo que garanta uma resposta correta seja usado para verificar se os números restantes são primos.

A tabela a seguir lista alguns desses testes. Seu tempo de execução é dado em termos de n, o número a ser testado e, para algoritmos probabilísticos, o número k de testes realizados. Além disso, ε é um número positivo arbitrariamente pequeno, e log é o logaritmo para uma base não especificada. A notação big-O significa que cada limite de tempo deve ser multiplicado por um fator constante para convertê-lo de unidades adimensionais para unidades de tempo; esse fator depende de detalhes de implementação, como o tipo de computador usado para executar o algoritmo, mas não dos parâmetros de entrada n e k.

Teste	Develovido em	Tipo	Tempo de execução	Notas	References
Teste de primalidade AKS	2002	deterministico	$O((\log n)^{6+\varepsilon })$
Prova de primalidade por curvas elípticas	1986	Las Vegas	$O((\log n)^{4+\varepsilon })$ heuristicamente
Teste de primalidade de Baillie–PSW	1980	Monte Carlo	$O((\log n)^{2+\varepsilon })$
Teste de primalidade de Miller–Rabin	1980	Monte Carlo	$O(k(\log n)^{2+\varepsilon })$	probabilidade de erro de $4^{-k}$
Teste de primalidade de Solovay–Strassen	1977	Monte Carlo	$O(k(\log n)^{2+\varepsilon })$	probabilidade de erro de $2^{-k}$

Referências

Bibliografia

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